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博文

氢水预防顺铂致神经病理的实验研究

已有 824 次阅读 2023-12-6 18:32 |系统分类:论文交流

化疗相关的神经性疼痛是这种治疗对癌症患者造成的主要不愉快影响。接受化疗的患者还会出现其他体征,如焦虑、抑郁、肌肉萎缩和认知缺陷,这些症状对患者的幸福感和生活质量有显著的负面影响,甚至可能导致化疗需要暂停[1,2]此外,预防或治疗这类疼痛的疗法,如抗惊厥药、抗抑郁药和非甾体抗炎药,效果不显著,且副作用显著。因此,我们的目标是找到一种有效且安全的治疗方法来缓解与化疗相关的神经性疼痛,以及与之相关的功能缺陷和情绪障碍。

过去研究已经描述了氢分子在许多神经系统疾病中的保护作用,但尚未评估其对顺铂引起的神经功能和情绪缺陷的影响。在注射顺铂 C57BL/6J 雄性和雌性小鼠中,我们检查了富氢水 (富氢水 预防性治疗对以下方面的影响:(i) 触觉和寒冷异常性疼痛,(ii) 握力和体重减轻的缺陷,(iii) 抗焦虑抑郁样行为和 (iv顺铂在背根神经节 DRG) 和前额叶皮层 (PFC) 中引发的炎症和氧化反应。

结果表明,顺铂引起的机械性异常性疼痛和抗焦虑抑郁样行为在雌雄两性中表现相似,而该化疗药物产生的寒冷异常性疼痛、握力缺陷和体重减轻在雌性小鼠中更大。尽管如此,富氢水的预防性治疗预防了异常性疼痛以及顺铂引起的功能和情绪障碍。富氢水处理还抑制了两性DRGPFC顺铂激活的炎症和氧化反应,这可能解释了富氢水在雄性和雌性小鼠中的治疗作用。总之,这项研究揭示了富氢水作为与顺铂相关的异常性疼痛和身心障碍的新疗法及其可能的作用机制的合理用途。

Antioxidants | Free Full-Text | A Novel Therapy for Cisplatin-Induced Allodynia and Dysfunctional and Emotional Impairments in Male and Female Mice (mdpi.com)

Martínez-Martel I, Pol O. A Novel Therapy for 顺铂platin-Induced Allodynia and Dysfunctional and Emotional Impairments in Male and Female Mice[J]. Antioxidants, 2023, 12(12): 2063.
该论文两名作者Martínez-Martel IPol O来自西班牙圣波尔教育研究所神经农业分子研究室。

1. 引言

化疗相关的神经性疼痛是这种治疗对癌症患者造成的主要不愉快影响。接受化疗的患者还会出现其他体征,如焦虑、抑郁、肌肉萎缩和认知缺陷,这些症状对患者的幸福感和生活质量有显著的负面影响,甚至可能导致化疗需要暂停。此外,预防或治疗这类疼痛的疗法,如抗惊厥药、抗抑郁药和非甾体抗炎药,效果不显著,且副作用显著。因此,我们的目标是找到一种有效且安全的治疗方法来缓解与化疗相关的神经性疼痛,以及与之相关的功能缺陷和情绪障碍。

顺铂(顺铂)是Rosenberg等人(1969)发现的铂类似物,目前仍然是治疗不同器官(包括卵巢、睾丸、头颈部、乳腺和肺)实体瘤最常用的化疗药物之一。然而,尽管顺铂作为一种抗肿瘤药物具有明显的临床优势,但这种治疗会导致神经性疼痛和情感缺陷,以及肌肉萎缩和体重减轻,这些症状可能持续数月,并大大削弱患者。顺铂化疗引起的所有副作用都是相关的,因为它们是癌症患者临床下降的主要原因。因此,消除顺铂引起的不良反应的有效治疗是必要的。

人们普遍认为,神经性疼痛的病理学中存在性别差异。多项临床研究表明,女性对疼痛比男性更敏感。此外,动物研究还报道,雌性啮齿动物在不同模型中表现出较低的疼痛阈值。关于性别对顺铂引起的化疗引起的神经性疼痛的影响,存在相互矛盾的结果。一些研究显示,顺铂引起的机械性异常性疼痛和/或寒冷性异常性疼痛在雄性和雌性动物中表现相似,而另一项研究显示机械性异常性疼痛的维持存在性别差异。然而,在顺铂诱发的情绪障碍、肌肉萎缩和/或体重减轻方面,性别之间可能存在的差异尚未得到充分研究。

顺铂治疗会激活转录因子NF-κB和连续的促炎细胞因子(TNF-α、IL-6和IL-8),导致神经元炎症。这些炎症介质在肌肉萎缩以及抗焦虑抑郁样行为的发展中起着重要作用。NLRP3炎症小体的失调导致促炎细胞因子的过量产生,导致严重的炎症和/或各种疾病,如慢性疼痛。功能失调的线粒体释放活性氧(ROS)是诱导NLRP3炎症小体激活的关键上游作用。最近的研究表明,NLRP3激活可驱动紫杉醇、长春新碱和奥沙利铂诱导的周围神经病变。这些研究进一步表明,NLRP3的抑制或缺失可防止长春新碱和奥沙利铂引起的神经性疼痛的发生,而不影响化疗效果。尽管如此,这种炎症小体在顺铂诱导的神经病变中的作用尚不完全清楚。

大量证据还表明,化疗诱发的神经性疼痛的开始和进展与氧化应激有关。氧化应激还通过脂质过氧化产物(硫代巴比妥酸反应物质 (TBARS) 或 4-羟基-2-壬烯醛 (4-HNE))和 Nrf2 转录因子水平的失调参与顺铂介导的神经病变,这些转录因子通过调节抗氧化酶(例如血红素加氧酶-1 (HO-1)、超氧化物歧化酶-1 (SOD-1) 和过氧化氢酶 。因此,证明顺铂注射小鼠的背根神经节(DRG)[27]和前额叶皮层(PFC)的过氧化氢酶和SOD-1活性降低。与此一致,在顺铂注射小鼠的PFC中也观察到TBARS水平升高。因此,维持炎症和抗氧化途径之间的平衡可能是缓解顺铂诱导的神经病变和相关情绪障碍的关键。

众所周知,基于顺铂的化疗还与其他副作用有关,包括肌肉萎缩和体重减轻。与此一致,顺铂注射小鼠的肌肉力量和体重下降。然而,性行为的影响以及顺铂产生的这些身体功能障碍的可能治疗需要进一步研究。

分子氢(氢气)产生强大的抗炎和抗氧化作用,这主要归因于其抑制NF-κB合成和随后释放促炎因子的能力,以及通过降低ROS水平和增加抗氧化酶(如SOD-1和HO-1)的表达。最近的实验进一步表明,富氢水(hydrogen-rich water, 富氢水)的治疗性给药对紫杉醇诱导的神经性疼痛的动物有益。该治疗还减少了雄性小鼠神经损伤和持续性爪子炎症引起的伤害感受和情绪障碍。还有证据表明,氢气在患有创伤性脑损伤或慢性应激诱发的抑郁和焦虑样表现的动物中表现出抗抑郁和/或抗焦虑特性,并进一步改善人类的精神疾病。然而,尚不清楚富氢水的预防性治疗是否可以避免顺铂引起的机械性和热性异常性疼痛以及一些身体残疾。此外,鉴于情绪缺陷可产生长期影响并负向调节疼痛感,评估富氢水给药是否能有效抑制与顺铂诱导的神经病变相关的焦虑和抑郁样行为也至关重要。

因此,我们的研究旨在调查 富氢水预防性治疗的潜在有益效果,作为控制顺铂诱导的神经病变、体重减轻和肢体握力以及抗焦虑抑郁样行为发展的新方法。还将研究性行为对这些行为的影响以及所涉及的主要途径。

2. 材料与方法

2.1. 动物

本研究使用实验开始时 10 周龄的雄性和雌性 C57BL/6J 小鼠。从Envigo实验室(西班牙巴塞罗那)获得的小鼠被饲养在12小时的黑暗/光照循环,22°C温度和66%湿度下,随意食物和水。在适应住房条件7天后,实验程序在9:00至17:00之间进行,符合欧盟委员会指令(2010/63/EC)和西班牙法律(RD 53/2013)的指导方针,规范动物研究;这些实验得到了巴塞罗那自治大学当地动物使用和护理委员会(CEEA-UAB-protocol#4581)的批准。本研究共使用128只小鼠(64只雄性和64只雌性)。将小鼠随机分配到实验组。动物被饲养在聚丙烯笼子里,每个笼子里有四只雄性或雌性小鼠,在一个丰富的环境中,包括一个纸箱小屋和纤维素碎片。这些实验是由对实验条件不知情的研究人员进行的。尽一切努力尽量减少动物的痛苦,并减少使用的动物数量。

2.2. 实验设计

在不同的雄性和雌性小鼠组中:

1)在第一次注射后第2、4、6、9、11、13、16、18、20、23、25、27和30天(n = 8只动物)评估腹膜内注射顺铂VEH引起的触觉和寒冷异常性疼痛、握力缺陷和体重减轻的发展。

2) 在首次注射后第 30 天评估由顺铂 VEH 引起的焦虑和/或抑郁样行为(n = 8 只动物)。

3)在首次注射顺铂VEH后第2、4、6、9、11、13、16、18、20、23、25、27、30天(n=8只动物)评价富氢水联合治疗(第0-30天)对顺铂VEH引起的触觉和寒冷异常性疼痛、握力缺陷和体重减轻的抑制作用。

4)在首次给予顺铂VEH后第30天(n = 8只动物)评估与富氢水联合治疗可能产生的抗焦虑和抗抑郁作用。

5)在首次给予顺铂VEH后第30天,使用Western blot(n=3个样本)评估富氢水DRG和PFC中NLRP3、4-HNE、HO-1和SOD-1蛋白水平的影响。

实验设计如图1所示。

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1.实验时间线的示意图。

2.3. 药物管理

顺铂(Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA)用无菌盐水(0.9% NaCl)稀释,每日腹腔注射,剂量为2.8mg/kg,持续5日,随后休息5日,第二轮5剂,根据报道的改良版本。选择顺铂的剂量和给药方案,因为它们与接受此类化疗的患者相似。根据Cheng等人(2020),使用氢气发生器(Osmo-star Soriano S.L.,Alicante,Spain)制备富氢水。所有药物在给药前都是新制备的。对于用药物治疗的每组,各自的对照组接受相同体积的类似载体(VEH)。

为了评估富氢水是否能预防顺铂诱导的体重减轻、机械性异常性疼痛、寒冷性异常性疼痛和GS缺陷,雄性和雌性小鼠用富氢水预处理,腹膜内给药浓度为0.3 mM,1 h后测试最终体积为10 mL/kg[38],2小时后进行顺铂或载体腹膜内给药。类似的方案用于评估富氢水是否可以预防顺铂诱导的焦虑和抑郁样行为。

2.4. 异常性疼痛

如前所述,使用上下法测量机械性异常性疼痛是后爪对von Frey毛发刺激的退出反应。将小鼠置于甲基丙烯酸酯圆柱体(高20cm/直径9cm)的网格底部,其中一系列von Frey毛发(0.4至3g;North Coast Medical, Inc., San Jose, CA, USA)垂直应用于每只后爪的足底表面。积极反应被定义为明显的爪子退缩或摇晃。每当发生积极反应时,就会应用下一个较低的头发,当发生消极反应时,应用下一个较高的头发。

对于寒冷的异常性疼痛,我们在4±0.5°C下使用冷板镇痛仪(Ugo Basile,Varese,Italy),并记录每个后爪的升高次数5分钟。

2.5. 前肢握力测试

根据[50],使用握力计(Ugo Basile,Varese,Italy)测量握力。允许小鼠用两条后腿抓住金属棒,然后轻轻地将老鼠的尾巴拉回来;最大力 (g) 由机器自动记录。在顺铂或VEH注射之前,每只动物以一分钟的间隔进行三次测试。该值被认为是 100% 的握力,并用作后续测定的参考。力值用于反映肌肉无力。

2.6. 焦虑和抑郁行为

使用4个臂的高架加迷宫(EPM),其中2个由15cm高的墙壁封闭,2个打开,在离地面45cm处升高,用于评估焦虑样行为[51]。每只手臂宽 5 厘米,长 35 厘米。将小鼠放置在迷宫的中心,并允许其探索5分钟。在此期间,用数码相机记录了这些动物,并计算了入口的数量和张开双臂的时间比例。

采用尾部悬吊试验(TST)和强迫游泳试验(FST)评估抑郁样行为。在TST中,使用胶带将小鼠悬挂在距离地板35厘米处,方法是在尾巴的尖端将其固定在表面上。对动物进行拍摄,并评估6分钟的不动时间[52]。在FST中,将小鼠放入含有水(24±2°C)的透明圆柱体(高度,25cm;半径,10cm)中,深度达10cm,持续6分钟。记录了动物在过去4分钟内不动的时间[53]。

在开始测试之前,动物熟悉测试室1小时。

2.7. 蛋白质印迹

对于蛋白质印迹分析,在首次注射顺铂或 VEH 后第 30 天通过颈椎脱位对动物实施安乐死。提取同侧腰椎切片(L3至L5)的DRG和PFC,并将其保存在-80°C。

用冷RIPA缓冲液(Sigma-Aldrich,MO,USA)超声处理组织。在4°C下溶解1小时后,将匀浆物再次超声处理10秒,并在700g和4°C下离心20分钟。 将样品(60μg总蛋白)在十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶(12%)上分离,转移到聚偏氟乙烯膜上120分钟,并用磷酸盐缓冲盐水加吐温20或Tris缓冲盐水加吐温20 + 5%脱脂奶粉或牛血清白蛋白封闭75分钟。将膜与特异性一抗(1)在4°C下孵育过夜,然后用辣根过氧化物酶偶联的二抗(GE Healthcare,Little Chalfont,UK)孵育。用化学发光试剂(ECL kit;GE Healthcare, Little Chalfont, UK),并使用 Image-J 程序(1.8.0 版;美国国立卫生研究院,马里兰州贝塞斯达)。

1.本研究中使用的一抗(略)。

2.8. 统计分析

结果表示为平均值±平均值的标准误差 (SEM)。采用以时间、性别和治疗为变异因子的三向重复方差分析,评估与富氢水联合治疗对顺铂诱发的异常性疼痛、握力缺陷和体重减轻的作用。采用双因素方差分析评估与富氢水联合治疗对顺铂所致情绪行为的影响。采用单因素方差分析加Tukey检验分析富氢水处理对几种蛋白表达的影响。我们使用了SPSS(版本28,IBM,马德里,西班牙)和GraphPad Prism 9.0软件(La Jolla,CA,USA)。p < 0.05 为显著。

3. 结果

3.1. 富氢水预防性治疗抑制了雄性和雌性小鼠顺铂产生的机械性和冷性异常性疼痛

在评价富氢水对顺铂诱发的雄性和雌性小鼠双侧后爪机械性异常性疼痛的影响时,三因素方差分析重复测量检验显示,von Frey检验具有显著的时间效应(p < 0.001)、显著的治疗效应(p < 0.001)和显著的治疗相互作用时间(p < 0.001)。

结果表明,顺铂引起的触觉异常性疼痛在注射后第4-30天的雄性和雌性小鼠的后爪中表现相似(p < 0.001 vs. 各自的VEH-VEH处理小鼠;2A,B),并且用 富氢水进行 30 天的预防性治疗避免了其发展。

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2.富氢水治疗抑制了雄性和雌性小鼠顺铂引起的机械性异常性疼痛。用富氢水预防性治疗在顺铂注射的雄性和雌性小鼠的左(A)和右(B)后爪中观察到的机械性异常性疼痛所产生的作用。

 

在冷板试验中,时间效应(p < 0.001)、性别效应(p < 0.030)、治疗效应(p < 0.001)和治疗相互作用时间(p < 0.001)显著。因此,注射顺铂后第4-30天出现寒冷异常性疼痛,但注射顺铂后第9、11、13、16、27天左爪数量增加(p < 0.001;3A)在顺铂注射后第9、11、13、16、18、20和27天,雌性小鼠右爪高于雄性动物(p < 0.001;3在性别和爪子中,富氢水治疗的第4天到第30天,寒冷的异常性疼痛被完全抑制。

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3.富氢水治疗抑制了雄性和雌性小鼠顺铂引起的寒冷异常性疼痛。用富氢水预防性治疗在顺铂注射的雄性和雌性小鼠的左(A)和右(B)后爪中观察到的寒冷异常性疼痛所产生的作用。

 

在测试和爪子中,用富氢水治疗对VEH注射的动物没有产生任何影响(图23)。

3.2. 富氢水预防性治疗对顺铂引起的雄性和雌性小鼠握力缺陷和体重减轻的影响

在这项研究中,我们还研究了性别对顺铂产生的握力缺陷和体重减轻的影响,以及 富氢水预防性治疗可能抑制的性别影响( 4)。

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4.富氢水对顺铂对雄性和雌性小鼠握力不足和体重减轻的影响。用富氢水预防性治疗对顺铂VEH注射的雄性和雌性小鼠的握力(A)和体重(B)百分比产生的作用表示。

 

在雄性和雌性小鼠后爪的握力方面,三向重复方差分析对时间和治疗(p < 0.001)以及时间与性别、时间与治疗、性别与治疗(p < 0.009)以及时间、治疗与性别(p < 0.006)的交互作用有显著影响。我们的结果表明,在注射后第9至30天和注射后第13至30天,雌性小鼠在注射后第13至30天由顺铂引起的握力缺陷(p < 0.001;单因素方差分析与各自的VEH-VEH注射小鼠相比)(4A)。此外,从注射后第9天到第30天,顺铂引起的握力降低在雌性小鼠中高于雄性小鼠(p < 0.001;单因素方差分析)。有趣的是,富氢水的共同管理避免了顺铂在两性中引起的握力缺陷。

关于体重,通过三向重复测量方差分析揭示了对时间、性别和治疗(p < 0.004)以及时间与性别、时间与治疗之间以及时间、治疗与性别之间的相互作用(p < 0.001)的显着影响。在雌性小鼠中,从注射后第6至30天和雄性动物从第16至30天,给予顺铂引起体重减轻(p < 0.001;与各自的VEH-VEH注射小鼠相比,单因素方差分析;4与握力一致,顺铂引起的体重减轻在雌性小鼠中比在雄性小鼠中更早开始。此外,在顺铂注射后第6至13天和第23至25天,雌性小鼠由顺铂引起的体重减轻高于雄性小鼠(p < 0.001;单因素方差分析),雌性小鼠完全逆转,但雄性小鼠在治疗第16至30天仅部分逆转(p < 0.001;单因素方差分析与各自的VEH-VEH和VEH-富氢水治疗小鼠相比)。

在所有情况下,用富氢水治疗对VEH注射的动物没有产生任何影响4)。

3.3. 富氢水治疗抑制顺铂引起的情绪障碍

我们的数据证实了顺铂产生的焦虑样行为(5),并揭示了在这种情感障碍中检测到非性别差异。事实上,双向方差分析揭示了顺铂和治疗(p < 0.003)及其相互作用(p < 0.004)对雄性和雌性小鼠的入口数量(图5 A)和张开双臂的时间(5B)的显着影响。对于两性来说,进入张开双臂的次数减少和在张开双臂上花费的时间少表明了一种焦虑样状态,这种状态通过连续 30 天的 富氢水管理完全逆转p < 0.001;单因素方差分析)。

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5.富氢水治疗对与顺铂注射相关的焦虑样行为的影响。代表了连续 30 天预防性施用 富氢水对雄性和雌性小鼠顺铂引起的焦虑样行为的影响。显示了进入张开双臂的次数 A 和在其中花费的时间百分比 B)。

 

我们的数据还表明,在TST(图6 A)和FST(6B)中,顺铂注射的雄性和雌性动物的不动时间增加(p < 0.001;与各自的VEH-VEH治疗动物相比,单因素方差分析)表明抑郁样状态通过富氢水的施用完全逆转。因此,TST和FST的双向方差分析揭示了顺铂和治疗的显著影响(p < 0.010)及其相互作用(p < 0.010)。经鉴定,两性之间无显著差异。

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6.富氢水在雄性和雌性顺铂注射小鼠中的抗抑郁特性。连续 30 天用 富氢水预防性治疗对与顺铂注射相关的抑郁样表现的影响。显示动物在TST(A)和FST(B)中保持不动的时间。

 

3.4. 富氢水 DRG PFC 顺铂引起的炎症和氧化反应的影响

考虑到炎症和氧化应激在顺铂诱导的神经病变的进展和/或与之相关的身体和精神丧失中的重要贡献,富氢水治疗对NLRP3炎症小体的蛋白质水平和氧化应激标志物4-HNE的影响在DRG和PFC中评估了顺铂注射的雄性和雌性小鼠(7)。

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7.富氢水处理对雄性和雌性顺铂注射小鼠DRG和PFC中NLRP3和4-HNE蛋白水平的影响。显示了雄性和雌性顺铂注射小鼠DRG(A,C)和PFC(G,I)中NLRP3的蛋白水平以及DRG(B,D)和PFC(H,J)中4-HNE的蛋白水平。用VEH加VEH治疗的对照动物也有代表。还显示了来自雄性和雌性小鼠的DRG和PFC的NLRP3,4-HNE和GAPDH(E,F,K,L)的代表性印迹。

DRG中观察到的NLRP3水平升高,证明了顺铂引发的外周和中枢炎症反应(p < 0.010,单因素方差分析;7A,C)和PFC(p < 0.002,单因素方差分析;7来自雄性和雌性小鼠的G,I)与各自的VEH-VEH处理的小鼠进行比较。有趣的是,用富氢水治疗使雄性和雌性小鼠组织中的这种炎症反应正常化。我们的结果还显示 4-HNE 在 DRG 中过表达 (p < 0.010,单因素方差分析;7B,D)和PFC(p < 0.020,单因素方差分析;7H,J)从雄性和雌性顺铂注射动物中,揭示了该化疗药物在中枢和周围神经系统中引起的氧化应激,而富氢水治疗完全抑制了这种氧化应激。这些发现显示了在顺铂注射的雄性和雌性小鼠中用富氢水进行预防性治疗产生的抗炎和抗氧化作用。

我们还分析了富氢水治疗在激活内源性抗氧化系统方面的有效性,作为对雄性和雌性小鼠中枢和周围神经系统中顺铂引发的炎症和氧化反应的防御机制。我们的数据显示 DRG 中 HO-1 的表达降低 (p < 0.022,单因素方差分析;8A,C)和PFC(p < 0.007,单因素方差分析;8G,I)注射顺铂的雄性和雌性小鼠与各自的VEH-VEH处理的动物进行比较。值得注意的是,在评估的性别和组织中,HO-1 的下调通过 富氢水治疗正常化。顺铂还降低了男性DRG中SOD-1的蛋白水平(p < 0.005,单因素方差分析;8B)和雌性小鼠(p < 0.002,单因素方差分析;8D) 与它们各自的 VEH-VEH 处理的动物相比,但不是雄性 PFC (p < 0.990,单因素方差分析;8H)或雌性动物(p < 0.964,单因素方差分析;8在两性中,DRG中SOD-1的下调被富氢水的施用所抑制。

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8.富氢水治疗对雄性和雌性顺铂注射小鼠DRG和PFC中HO-1和SOD-1蛋白水平的影响。代表了雄性和雌性顺铂注射小鼠的DRG(A,C)和PFC(G,I)中HO-1的蛋白水平以及DRG(B,D)和PFC(H,J)中SOD-1的蛋白水平。用VEH加VEH治疗的对照动物也有代表。还展示了来自雄性和雌性小鼠的DRG和PFC的HO-1,SOD-1和GAPDH(E,F,K,L)的代表性印迹。

4. 讨论

我们的结果表明,基于顺铂的化疗在雄性和雌性小鼠中引起机械性和寒冷性异常性疼痛,握力缺陷,体重减轻和抗焦虑抑郁样行为。观察到顺铂引起的寒冷异常性疼痛、握力缺陷和体重减轻进展的性别差异。富氢水的预防性治疗预防了雌雄动物顺铂引起的异常性疼痛,功能障碍和情绪障碍的发生。这些作用可以通过调节 DRG 和 PFC 中顺铂引起的炎症和氧化反应来介导。

根据在雄性或雌性小鼠中进行的其他研究,我们的结果表明,顺铂在雄性和雌性小鼠的后爪中产生了类似的持续性触觉异常性疼痛,在首次注射后长达30天。这些结果显示,在雄性和雌性小鼠之间没有观察到顺铂诱导的机械性异常性疼痛的差异。这些发现与其他作者报道的顺铂-和长春新碱诱发的触觉异常性疼痛的非性别差异一致。然而,与此相反,Woller等人(2015)所证明的性别差异表明,顺铂引起的触觉异常性疼痛在雌性小鼠首次注射后20天消失,但在雄性小鼠中则不然。这些差异可能归因于这些研究中使用的不同剂量和顺铂给药模式。因此,在我们的实验中,动物每天接受2.8mg/kg的剂量,持续5天,然后休息5天,第二轮5次,而在另一项实验中,动物在2周内每隔一天接受2.3mg/kg的顺铂。

我们的数据进一步显示,顺铂在注射后第4天至第30天诱导雄性和雌性小鼠后爪出现寒冷异常性疼痛。然而,与触觉异常性疼痛不同,寒冷性异常性疼痛在两性之间的进展不同。事实上,在顺铂注射后第9至16天和第27天,雌性小鼠的爪子抬起次数高于雄性小鼠。相比之下,Naji-Esfahani等人(2016)发现,顺铂注射诱发了雄性和雌性小鼠的寒冷异常性疼痛,但在顺铂注射后第7至15天没有观察到性别之间的显着差异。注射顺铂的剂量和给药指南可能是造成这些差异的主要原因。在Naji-Esfahani等人(2016)进行的实验中,动物每天只接受一次剂量为1mg/kg的顺铂,持续7天,这可能不足以确定性别之间的差异。我们的研究结果还表明,富氢水的预防性治疗可以预防顺铂在后爪和两性中产生的触觉和寒冷异常性疼痛。这些结果与富氢水或富氢盐水(HRS)预防性治疗神经损伤引起的神经性疼痛动物产生的镇痛作用一致,并进一步揭示了富氢水在顺铂注射小鼠中的抗异常性疼痛特性。此外,我们的数据与预防性使用两种激肽B1和B2受体肽拮抗剂治疗的小鼠中顺铂引起的机械性异常性疼痛的发生相吻合。

众所周知,基于顺铂的化疗还伴有其他副作用,包括肌肉萎缩和体重减轻。我们的研究结果证实了这些影响,证明顺铂注射在两性的后爪中都产生了握力缺陷。这些数据与接受顺铂治疗的雄性和雌性观察到的肌肉力量下降一致。尽管如此,我们的研究结果进一步证明,在顺铂注射的第9至30天,雌性小鼠的握力低于雄性小鼠,从而揭示了性别对顺铂在小鼠中产生的这种副作用的影响。

考虑到接受顺铂治疗的癌症患者的体重减轻主要是由于肌肉萎缩,本研究还评估了顺铂引起的体重减轻。正如预期的那样,在顺铂注射后6或9天开始,雄性和雌性顺铂注射小鼠的体重显着减轻,并持续到30天。同样,其他研究也表明,注射顺铂的雄性和雌性动物的体重显著低于各自的对照组。我们的数据进一步表明,从注射后第6天到第13天以及第23天和第25天,顺铂引起的雌性小鼠体重减轻高于雄性小鼠,确定了这方面的性别差异。我们的实验还证明,富氢水的共同给药可以防止顺铂诱导的肌肉力量不足和体重减轻。尽管如此,考虑到与注射顺铂的雄性小鼠相比,注射顺铂的雌性小鼠表现出更高的握力缺陷和体重减轻百分比,因此富氢水诱导的抑制作用似乎在雌性小鼠中更为突出。HRS的给药还可以减少小鼠吗啡戒断后的体重减轻。通过与富氢水联合给药,抑制顺铂引起的肌肉力量下降和体重减轻是避免这种抗肿瘤药物在癌症患者中引起的这些身体功能下降的关键,这会对他们的生活质量产生负面影响。

炎症和氧化还原稳态的破坏被认为是顺铂诱发的神经性疼痛的两个重要因素。因此,抗炎药和抗氧化药可减弱顺铂引起的伤害性反应。与此一致,我们的结果表明,炎症小体NLRP3和氧化标志物4-HNE的水平增加,伴随着HO-1和SOD-1在顺铂注射的雄性和雌性小鼠的DRG中的表达降低。富氢水治疗使DRG中顺铂引起的这些炎症和氧化反应正常化,揭示了这种治疗的强效抗炎和抗氧化作用,正如先前在紫杉醇注射小鼠中证明的那样。氢气通过逆转促炎细胞因子和4-HNE的过表达来抑制神经病变引起的神经性疼痛。与此一致,最近的一项研究表明,使用几种HO-1诱导剂治疗还通过分别抑制DRG中NLRP3和HO-1的上调和下调来抑制神经性疼痛。其他工作进一步揭示了H的镇痛作用2HO-1抑制剂可逆转,其与一氧化碳供体联合给药可增强。这些结果表明,维持NLRP3和抗氧化系统之间的平衡是缓解富氢水引起的顺铂诱导的神经病变的关键。为了支持这一理论,已经证明了NLRP3和Nrf2通路之间的负反馈系统。因此,Nrf2信号转导的激活可以抑制NLRP3的激活,从而减少ROS的产生,Nrf2还可以减弱NF-κB衍生的几种炎症介质,导致NLRP3炎症小体活性下调。

在接受顺铂的雄性和雌性小鼠中观察到的焦虑和抑郁样行为与这种抗肿瘤药物在人类中产生的抗焦虑抑郁样行为一致[10],也与主要在雄性动物中进行的其他实验结果一致。我们的研究结果进一步表明,这些情绪变化在两性中都表现出相似的表现。因此,在雄性和雌性小鼠中,这种化疗药物同样减少了EPM中张开双臂的条目数量和时间,并增加了小鼠在TST和FST中保持不动的时间。我们的数据还证明,富氢水的给药避免了这些情感障碍,从而揭示了在顺铂注射小鼠中用富氢水进行预防性治疗产生的抗焦虑和抗抑郁作用。一致认为,该治疗同样抑制了神经损伤或紫杉醇引起的炎症性和神经性疼痛相关的情绪缺陷。富氢水还可以防止轻度慢性不可预测的应激产生的抑郁样表现,并减轻小鼠阿片类药物戒断引起的焦虑。此外,考虑到常规抗抑郁药有显著的不良反应,而富氢水没有明显的继发反应,富氢水预防性治疗可作为顺铂化疗相关情感障碍治疗的替代方法。

氧化应激是与神经性疼痛相关的情绪障碍发展所涉及的多个过程之一。顺铂给药会导致ROS产生过量,氧化剂和抗氧化蛋白水平失衡,导致抗氧化剂的量不足以稳定组织中ROS的产生。因此,在PFC中观察到的4-HNE表达增加和抗氧化酶HO-1活性降低证实了顺铂在中枢神经系统中引起的氧化作用。这些发现与顺铂注射动物的PFC和海马[74,75]中TBARS值的增强和其他抗氧化酶(如过氧化氢酶)水平的降低相一致。我们的数据不支持顺铂刺激的SOD-1在啮齿动物PFC中的表达减弱。这些差异可能与评估这些反应的不同时间(顺铂 注射后 10 天与 30 天)有关。

我们的研究还表明,PFC 中顺铂引起的炎症和氧化改变是通过使 NLRP3 和 4-HNE 的上调正常化以及该大脑区域 HO-1 的下调来调节 富氢水的给药。考虑到炎症和氧化应激在情感行为发展中的重要性,它们在PFC(参与情绪控制的区域)中与富氢水的抑制表明,这种治疗的抗炎和抗氧化作用可能与情绪行为的调节有关。与此相一致的是,在阿尔茨海默病的临床前模型中,富氢水的施用也减少了NLRP3炎症小体的大脑激活及其下游炎症分子的表达,HRS降低了蛛网膜下腔出血大鼠皮层中NLRP3的水平。同样,其他治疗,例如依达拉奉,也通过抑制大鼠海马体中的氧化应激和炎症来调节顺铂引起的情绪缺陷。这些数据支持了以下假设:富氢水治疗也可能通过阻断炎症小体NLRP3和激活PFC中的防御性内源性抗氧化系统来抑制顺铂引起的焦虑和抑郁样行为。 最后,考虑到富氢水引起的副作用很少,它可能被认为是一种安全有效的治疗顺铂诱导的神经性疼痛的方法。

本研究的一个局限性是,我们只评估了腹膜内给药 富氢水产生的效果;研究口服富氢水对异常性疼痛,体重减轻,握力不足和顺铂引起的情绪障碍的作用可能会很有趣。

5. 结论

这项研究表明,富氢水的预防性治疗可以预防顺铂引起的异常性疼痛、肌肉力量不足、体重减轻和情感障碍。这种治疗稳定了 DRG 和 PFC 中顺铂刺激的炎症和氧化反应。 我们的研究结果表明,富氢水可能是治疗顺铂诱导的神经病变以及相关的功能失调和情感缺陷的安全治疗方法,这将大大提高接受这种化疗的患者的生活质量。




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